El nuevo método de "genómica inversa" da vida a bacterias previamente ocultas

Bacterias. / Somich.
Bacterias. / Somich.

El avance que promete aclarar cómo la extracción de bacterias furtivas de los fluidos tomados de la boca humana mantienen la salud y evitan enfermedades.

El nuevo método de "genómica inversa" da vida a bacterias previamente ocultas

En la última década, técnicas genéticas cada vez más poderosas han encontrado hordas de ADN microbiano en todo, desde el intestino humano hasta una cucharada de agua de mar, pero los investigadores han luchado para cultivar la mayoría de los microbios en el laboratorio debido a la complejidad de imitar sus entornos naturales. Ahora, una nueva estrategia de "genómica inversa" ha encontrado una manera de extraer algunas de estas bacterias furtivas de los fluidos tomados de la boca humana y cultivarlos en el laboratorio, un avance que promete aclarar cómo mantienen la salud y evitan enfermedades.

"El estudio me parece inspirador, algo que ni siquiera podíamos imaginar a principios de la década de 1980", dice Norman Pace, un microbiólogo de la Universidad de Colorado en Boulder que no participó en el nuevo trabajo. Pace ha realizado una investigación innovadora con ARN ribosómico (ARNr) para descubrir nuevos microbios en aguas termales y otros entornos extremos. El nuevo trabajo, dice, utiliza tecnología completamente moderna para obtener muestras de especies previamente identificadas, pero no cultivadas.

La avalancha de nuevos microbios putativos proviene de estudios de secuenciación de ADN que pueden aislar una sola bacteria o, en el otro extremo, observar todo el material genético en un entorno contenido como la boca humana. Pero la incapacidad de los investigadores para cultivar estos microbios ha obstaculizado los esfuerzos para validar su existencia y aclarar qué papel juegan en sus respectivos microbiomas. El intestino humano, en particular, tiene hasta 1000 especies microbianas; pero las secuencias no pueden explicar si contribuyen a la digestión, las respuestas inmunes, el metabolismo de las drogas u otros procesos. "Solo hay una gran cantidad de microbiología que puedes hacer en la computadora", dice Mircea Podar, quien estudia genómica microbiana evolutiva en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Tennessee y dirigió el nuevo trabajo.

Podar y sus compañeros de trabajo se enfocaron en las saccharibacterias, principalmente bacterias que habitan en la boca de las cuales casi una docena de especies viven en humanos. Pero debido a que constituyen una porción tan pequeña del microbioma de la boca, menos del 1%, son difíciles de aislar y crecer.

El equipo de Podar utilizó una estrategia basada en anticuerpos para obtener aislamientos de Saccharibacteria que habían sido secuenciadas, pero no cultivadas, a partir de una gran cantidad de saliva y otros líquidos bucales. Primero buscaron genes en diferentes ADN de saccharibacterias que probablemente codificaran proteínas capaces de sobresalir a través de las superficies de las células. El sistema inmune produce anticuerpos en respuesta a las porciones de proteínas de la superficie celular que puede "ver".

Una comparación con otras bacterias permitió a los investigadores identificar regiones específicas de las proteínas de la superficie que probablemente desencadenarían las respuestas de anticuerpos más fuertes. Después de inyectar estos fragmentos de proteínas en conejos, purificaron y marcaron con fluorescencia los anticuerpos que produjeron los animales. La mezcla de los anticuerpos marcados con los fluidos de la boca de las personas permitió a los investigadores extraer las saccharibacterias relativamente raras de la mezcla de células en las muestras. Luego colocaron estas bacterias en una amplia variedad de medios de laboratorio, que esencialmente son caldos hechos de órganos corporales, azúcares, soja, vitaminas y jugos gástricos, y finalmente encontraron brebajes que, por razones desconocidas, les permitieron crecer.

Los investigadores escriben que su técnica de genómica inversa "debería ser ampliamente aplicable a cualquier organismo objetivo", lo que les permite aislar y cultivar microorganismos previamente no cultivables, informan hoy en Nature Biotechnology. Podar dice que la nueva técnica conducirá a la prueba de predicciones e hipótesis que los investigadores no pueden hacer solo con secuencias.

Podar señala que un obstáculo crítico para el cultivo de muchos microbios es que nadie sabe qué otros organismos pueden inhibir o estimular su crecimiento. "Una vez que separas los organismos objetivo, puedes explorar las condiciones en las que el microbio puede florecer", dice, y señala que los investigadores ahora pueden investigar cómo estas bacterias interactúan con otros residentes de sus microbiomas. "La genómica por sí sola no puede hacer esto".  @mundiario

 

 

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